When approximating the expectation of a functional of a stochastic process, the efficiency and performance of deterministic quadrature methods, such as sparse grid quadrature and quasi-Monte Carlo (QMC) methods, may critically depend on the regularity of the integrand. To overcome this issue and reveal the available regularity, we consider cases in which analytic smoothing cannot be performed, and introduce a novel numerical smoothing approach by combining a root finding algorithm with one-dimensional integration with respect to a single well-selected variable. We prove that under appropriate conditions, the resulting function of the remaining variables is a highly smooth function, potentially affording the improved efficiency of adaptive sparse grid quadrature (ASGQ) and QMC methods, particularly when combined with hierarchical transformations (i.e., Brownian bridge and Richardson extrapolation on the weak error). This approach facilitates the effective treatment of high dimensionality. Our study is motivated by option pricing problems, and our focus is on dynamics where the discretization of the asset price is necessary. Based on our analysis and numerical experiments, we show the advantages of combining numerical smoothing with the ASGQ and QMC methods over ASGQ and QMC methods without smoothing and the Monte Carlo approach.


翻译:当接近对随机过程功能的预期时,确定性二次曲线方法,例如稀疏的网格象形和半蒙太加罗(QMC)方法的效率和性能,可能关键地取决于整流的规律性。为了克服这一问题并揭示现有规律性,我们考虑无法进行解析平滑的情况,并采用新的数字平滑方法,在单一精选变量方面将根算法与一维集成结合起来。我们证明,在适当条件下,其余变量产生的功能是非常平稳的功能,有可能提供适应性稀疏电网二次曲线和QMC方法的更高效率,特别是在与等级变异(即布朗恩桥和理查德森对薄弱错误的外推法)相结合的情况下。这种方法有助于有效处理高维度问题。我们的研究受到选择定价问题的驱动,我们的重点是资产价格离散的动态。我们根据我们的分析和数字实验,展示了将ASGQ和MQ的平滑和ASGQ方法与AQ的平滑和ASGQ相结合的优势。

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